Hadronerna

Hadronerna är färgneutrala sammansatta partiklar som består av kvarkar bundna av den starka kraften. Enligt kvantkromodynamik (QCD) kan kvarkar inte färgbindas i fria tillstånd, utan bildar färg-singlet-hadroner när de kombineras. De två huvudtyperna är baryoner, som består av tre kvarkar, och mesoner, som består av ett kvark och ett anti-kvark. Det finns även mer ovanliga tillstånd som tetraquarker, pentaquarker och glueballs (bundna tillstånd av gluoner utan kvarkar).

Exempel på baryoner är protonen och neutronen. Vanliga mesoner inkluderar pioner och kaoner. Topkvarkens egenskap gör att den vanligtvis inte bildar stabila hadroner innan den hinner decayera, så observerade hadroner saknar i praktiken topkvarkens innehåll.

Hadrons egenskaper omfattar massa, elektrisk laddning och en rad konserveringskvanttal som strangeness, charm och bottom. Baryoner är fermioner med halvtaligt spin, medan mesoner är bosoner med heltaligt spin. De flesta lätta hadroner är resonanser som decayerar snabbt genom stark eller elektromagnetisk interaktion; tyngre hadroner kan också decayera via svag interaktion. Protons resta anses stabila i universum, medan fria neutroner är instabila och sönderfaller.

Bildning och interaktioner: Hadrons bildas i höga energi-processer som partikelkollisioner i accelerators och i kosmisk strålning. Vid färgkonfinement omvandlas energi till nya hadroner i en process som kallas hadronisering. Hadronsamverkan sker främst genom starka och elektromagnetiska krafter, men svaga krafter är viktiga för vissa decays. Observationer av hadroner används för att studera QCD, hadronspektrum och funktionerna hos de olika kvarkfamiljernas egenskaper.